大脑如何在学习中选择性巩固记忆：SPW-Rs选择哪些记忆被长期保存

在日常生活中，有许多潜在的事件需要记住。然而，只有一小部分被保留下来。什么决定了哪些经验将被长期记住？纽约大学的Wannan Yang等人在研究小鼠穿越迷宫和睡眠期间记录的海马神经元的信号，揭示了清醒时的SPW-Rs和睡眠时的SPW-Rs作为潜在的标记机制决定哪些清醒经验将被长期记忆。

　　

纽约大学的Wannan Yang等人利用双面硅探针和先进分析工具，记录了小鼠穿越迷宫和经历迷宫任务后睡眠期间海马背侧CA1区的数百个神经元(n = 4469个，来自6只小鼠的细胞)的信号，从而能够“看到”并解码小鼠海马神经元群体在不同实验模块的“尖波涟漪”SPW-Rs，发现清醒时的SPW-Rs和睡眠时的SPW-Rs作为潜在的标记机制决定哪些清醒经验将被长期记忆。结果发表在新一期的《Science》上。

尖波涟漪(Sharp Wave-Ripples, SPW-R)是一种特殊的脑电波活动，与认知活动有关，与新记忆神经元激活和记忆整合有关，在空间记忆和学习过程中起着重要的作用，尤其是在大脑处理和响应环境变化时，通常在海马区被检测到。通过解码这些尖波涟漪，研究人员可以更好地理解大脑如何在学习和记忆任务中记录和处理信息。

通过将小鼠的大规模神经记录与降维技术相结合，作者跟踪了小鼠在连续的迷宫穿越过程中神经元群体的信号，发现实验小鼠在大脑状态发生变化（不同场景或者实验模块中）时，表现出神经活动具有特定的尖峰放电模式，研究人员通过分析这些尖峰放电模式可以识别和解码（对应的）实验阶段或实验模块，对应小鼠“经过的地方”和“遇到的事件”的神经元信号特征。

当实验小鼠经历了迷宫任务后进入睡眠状态时，海马体中的尖波涟漪（SPW-Rs）会重放那些在清醒状态下最活跃、最频繁出现的实验模块对应的神经活动模式块。这种在睡眠中的重放现象可能有助于加强和巩固记忆。作者认为，清醒时SPW-Rs的活动内容可能作为一种神经生理机制，帮助大脑标记和选择哪些经验是重要的，需要被保留和巩固下来，以便将来可以被检索和使用。这表明大脑在清醒时通过特定的神经活动，选择标记那些需要被保存和巩固重要的记忆，然后在睡眠中对这些记忆进行加工和巩固，以备将来使用。当这表明尖波涟漪与记忆编码和巩固过程密切相关，

作者认为海马中清醒时的尖波涟漪(SPW-Rs)是选择标记“特定经验”的神经机制。清醒的SPW-Rs会权衡和选择经验，而睡眠SPW-Rs会巩固经验。“经验”的显著特征，如新颖性、重复性和奖励大小，会促进清醒经验的回放并增强了记忆。这些观点为系统神经科学的多个领域建立了一个神经生理学框架，还将记忆处理的一个共同原则联系起来，这对生物学习和人工学习都很重要。特别是，它涉及到机器学习中的重要性抽样，可以实现更快的获取和更稳健的泛化